Вуглець це, ступінь окиснення, молярна маса, будова атома, застосування, хімічні і фізичні властивості, отримання вуглецю, біологічна роль, щільність

Вуглець – це, напевно, один з найбільш вражаючих елементів хімії на нашій планеті, який володіє унікальною здатністю утворювати безліч різних органічних і неорганічних зв’язків.

Одним словом, вуглецеві сполуки, які володіють унікальними характеристиками – основа життя на нашій планеті.

Що таке вуглець

У хімічній таблиці Менделєєва Д. І. вуглець знаходиться під шостим номером, входить в 14 групу і носить позначення «З».

Фізичні властивості

Це водневе з’єднання, що входить в групу біологічних молекул, молярна маса і молекулярна маса якого – 12,011, температура плавлення становить 3550 градусів.

Ступінь окислювання даного елемента може бути: +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4, а щільність становить 2,25 г/см3.

В агрегатному стані вуглець — тверда речовина, а кристалічна решітка — атомна.

Вуглець має наступні алотропні модифікації:

  • алмаз;
  • графіт;
  • фулерен;
  • карбін.

Будова атома

Атом речовини має електронну конфігурацію виду — 1S22S22P2. На зовнішньому рівні у атома 4 електрони, що знаходяться на різних осях.

Якщо ж брати збуджений стан елемента, то його конфігурація стає 1S22S12P3.

До того ж атом речовини може бути первинним, вторинним і третинним четвертинним.

Хімічні властивості

Перебуваючи в нормальних умовах, інертний елемент і взаємодія з металами та неметалами набуває при підвищених температурах:

  • взаємодіє з металами, внаслідок чого утворюються карбіди;
  • вступає в реакцію з фтором (галоген);
  • при підвищених температурах взаємодіє з воднем і сіркою;
  • при підвищенні температури забезпечує відновлення металів і неметалів з оксидів;
  • при 1000 градусів вступає у взаємодію з водою;
  • при підвищенні температури горить.

Отримання вуглецю

Вуглець в природі можна знайти у вигляді чорного графіту або ж, що дуже рідко, у вигляді алмазу. Ненатуральний графіт одержують з допомогою реакції коксу з кремнеземом.

А натуральні алмази отримують, застосовуючи тепло і тиск разом з каталізаторами. Так метал розплавляється, а отриманий алмаз виходить у вигляді осаду.

Додавання азоту призводить до отримання жовтуватих алмазів, а бору – блакитних.

Історія відкриття

Вуглець використовувався людьми з давніх часів. Грекам був відомий графіт і вугілля, а алмази вперше знайшлися в Індії. До речі, в якості графіту люди часто брали схожі по виду з’єднання. Але навіть незважаючи на це, графіт широко використовувався для письма, адже навіть слово «графо» з грецької мови перекладається як «пишу».

В даний час графіт використовується так само в листі, зокрема його можна зустріти в олівцях. На початку 18 століття в Бразилії почалася торгівля алмазами, було відкрито багато родовищ, а вже в другій половині 20 століття люди навчилися отримувати натуральні дорогоцінні камені.

На даний момент натуральні алмази використовуються в промисловості, а справжні – в ювелірній галузі.

Роль вуглецю в організмі людини

У тіло людини вуглець потрапляє разом з їжею, протягом доби – 300 р. А загальна кількість речовини в людському організмі становить 21% від маси тіла.

З цього елемента складаються на 2/3 м’язи і 1/3 кісток. А виводиться з тіла газ разом з видихуваним повітрям або ж з сечовиною.

Варто зазначити: без цієї речовини життя на Землі неможлива, адже вуглець складає зв’язку, що допомагають організму боротися з згубним впливом навколишнього світу.

Таким чином, елемент здатний складати тривалі ланцюга або ж кільця атомів, які являють собою основу для багатьох інших важливих зв’язків.

Знаходження в природі вуглецю

Елемент та його сполуки можна зустріти всюди. В першу чергу відзначимо, що речовина становить 0,032% від загальної кількості земної кори.

Одиночний елемент можна зустріти в кам’яному вугіллі. А кристалічний елемент знаходиться в аллотропних модифікаціях. Також в повітрі постійно зростає кількість вуглекислого газу.

Велику концентрацію елемента у навколишньому середовищі можна зустріти в якості з’єднань з різними елементами. Наприклад, двоокис вуглецю міститься в повітрі в кількості 0,03%. В таких мінералах як вапняк або ж мармур, містяться карбонати.

Всі живі організми несуть у собі з’єднання вуглецю з іншими елементами. До того ж залишки живих організмів стають такими відкладеннями, як нафту, бітум.

Застосування вуглецю

Сполуки цього елемента широко використовуються у всіх сферах нашого життя і перераховувати їх можна нескінченно довго, тому ми наведемо кілька з них:

  • графіт використовується в грифелях олівців і виготовленні електродів;
  • алмази знайшли своє широке застосування в ювелірній сфері і в буровому справі;
  • вуглець використовують як відновник для виведення таких елементів, як залізо і кремній;
  • активоване вугілля, що складається в основному з цього елемента, широко використовується в медичній галузі, промисловості і в побуті.